DE4131360A1 - MICROSCOPE HANDLING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Mikroskophandlingsystem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a microscope handling system accordingly the preamble of claim 1.
Es ist in der Medizin, der Biologie, der Chemie, der Metallurgie und der elektronischen Bauelementefertigung zur Durchführung von Routineuntersuchungen einsetzbar. Seine Vorteile kommen besonders dann zur Wirkung, wenn für langwierige Untersuchungen eine Probenvorauswahl anhand bestimmter Kriterien erforderlich ist.It is in medicine, biology, chemistry, the Metallurgy and electronic component manufacturing for Routine examinations can be used. His Advantages are particularly effective when for lengthy investigations based on a sample selection certain criteria is required.
Seit geraumer Zeit ist man bemüht insbesondere Mikroskope, die zum automatischen Auswerten von Proben vorgesehen sind, auch möglichst rationell automatisch zu beschicken.For some time now, microscopes have been a particular concern are provided for the automatic evaluation of samples, too to feed automatically as rationally as possible.
Eine Vorrichtung zum automatischen Beschicken eine Mikroskopes ist in der US PS 42 48 498 beschrieben. Hier sind nur eine Vorratskassette be- und entladen, was einen häufigen manuellen Eingriff in den Prozeß zum Wechseln des Vorratsbehälters erforderlich macht. Die Mikroskopiereinheit ist in der hier beschriebenen Lösung fest mit dem Transportmechanismus und dem 3-Koordinatentisch verbunden, so daß eine einfache Adaption des Handlingsystems an ein anderes Mirkoskop nicht möglich ist. Große Verschiebewege der Proben und ein relativ großer Zeitaufwand zur Fokussierung des Mikroskopobjektives führen zu einer erheblichen Leerzeit im Prozeß, in der keine Bildauswertung erfolgen kann.A device for the automatic loading of a microscope is described in US Pat. No. 4,248,498. Here are just one Loading and unloading the storage cassette, which is a frequent manual Intervention in the process of changing the storage container makes necessary. The microscope unit is in here described solution firmly with the transport mechanism and the 3-coordinate table connected so that a simple adaptation of the Handling system to another microscope is not possible. Large sample displacement distances and a relatively large one It takes time to focus the microscope objective a considerable idle time in the process, in which none Image evaluation can take place.
In der DE-PS 37 05 166 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Beschicken eines Mikroskopes beschrieben, bei denen durch die Verwendung eines mit Kassetten bestückten Drehtisches die Häufigkeit des Kassettenwechsels wesentlich verringert wird. Das Präparate-Handling erfolgt mit aus der Schaltkreisherstellung beim Waferhandling oftmals verwendeten Mitteln der Vakuumtechnik. Durch die Notwendigkeit der Vakuumerzeugung steigt der apparative Aufwand. Gleichzeitig entsteht die Gefahr der Vibration der Probe und des Absetzens von Staub auf der Probe durch die Luftverwirblung. Auch in der hier angebotenen Lösung bilden das Mikroskop, der Mikroskoptisch und der Transportmechanismus eine feste Einheit. Eine Sortierung der Proben parallel zur Bildauswertung, sowie eine einfache Adaption des Handlingsystems an ein anderes Mikroskop sind daher nicht möglich.In DE-PS 37 05 166 a method and a Device for the automatic loading of a microscope described in which by using a cassette equipped rotary table the frequency of the cassette change is significantly reduced. The preparation is handled with often from circuit manufacturing in wafer handling Vacuum technology used. Because of the need the vacuum generation increases the expenditure on equipment. At the same time there is a risk of the sample vibrating and settling of dust on the sample due to air turbulence. Also in the The solution offered here is the microscope Microscope stage and the transport mechanism a fixed unit. A sorting of the samples parallel to the image evaluation, as well a simple adaptation of the handling system to another Microscope are therefore not possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mikroskophandlingsystem der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, das möglichst zeiteffektiv arbeitet und eine Bildauswertung parallel zum Sortierprozeß der Proben ermöglicht.The object of the invention is a microscope handling system in the preamble of claim 1 to create the type works as time-effectively as possible and an image evaluation enabled parallel to the sorting process of the samples.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mikroskophandling system enstprechend Anspruch 1 gelöst. Eine zusätzliche vorteilhafte Wirkung ist, daß nunmehr die Adaption des Handlingsystems an ein anderes Mikroskop auf einfache Art und Weise möglich ist.According to the invention, this object is achieved by microscope handling system according to claim 1 solved. An additional advantageous effect is that the adaptation of the Handling system to another microscope in a simple way and Way is possible.
Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Mikroskop handlingsystems sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angeführt.Advantageous embodiments of the microscope according to the invention handling systems are set out in subclaims 2 to 9.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikroskophandlingsystems in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigtBelow is an embodiment of the invention Microscope handling system in connection with the drawing described. In it shows
Fig. 1 die Gesamtanordnung der mechanischen Baugruppen, Fig. 1 shows the overall arrangement of the mechanical components,
Fig. 2 ein Blockschaltbild, Fig. 2 is a block diagram,
Fig. 3 die Seitenansicht einer Kassette in Schnittdarstellung, Fig. 3 is a side view of a cartridge in a sectional view,
Fig. 4 die Draufsicht einer Kassette in Schnittdarstellung und Fig. 4 is a plan view in section of a cassette and
Fig. 5 eine Kassette in Position zum Be- und Entladen der Proben. Fig. 5 shows a cassette in position for loading and unloading the samples.
Die in Fig. 1 dargestellte Gesamtanordnung der mechanischen Baugruppen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt im Wesentlichen das Karussell 1, als Kassettenträger, einen x-y- Tisch 2 in der Objektebene des Mikroskops 3 und das Transport system mit der Kassettenauszugmechanik 4 und dem Dreharm 5 zum Transport der Proben 6 zwischen dem Karussell 1 und dem x-y- Tisch 2.The overall arrangement of the mechanical assemblies of a device according to the invention shown in Fig. 1 essentially comprises the carousel 1 , as a cassette holder, an xy table 2 in the object plane of the microscope 3 and the transport system with the cassette pull-out mechanism 4 and the rotating arm 5 for transporting the samples 6 between the carousel 1 and the xy table 2 .
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Transport mechanismus dient die Darstellung einer Kassette 7, bestückt mit Proben 6 in den Fig. 3 bis 5.For a better understanding of the mode of operation of the transport mechanism, the representation of a cassette 7 , equipped with samples 6 in FIGS. 3 to 5, is used.
Die Kassetten 7 bestehen je aus einem Innenteil 8, in dem die Proben 6 waagerecht übereinander angeordnet liegen und einer Hülle 9, die über die Führung am Karussell 1 befestigt ist. Gleichzeitig dient die Hülle 9 als Staubschutz und mechanischer Schutz. Über einen Griff 10 kann das Innenteil 8 aus der, auf einer Stirnseite geöffneten, Hülle 9 herausgezogen werden. Im geschlossenen Zustand der Kassette 7 sind die Hülle 9 und das Innenteil 8 rastend miteinander verbunden. Die Kassette 7 kann so auch als Aufbewahrungsbehälter genutzt werden.The cassettes 7 each consist of an inner part 8 in which the samples 6 are arranged horizontally one above the other and a casing 9 which is fastened to the carousel 1 via the guide. At the same time, the sleeve 9 serves as dust protection and mechanical protection. The inner part 8 can be pulled out of the casing 9 , which is open on one end, by means of a handle 10 . In the closed state of the cassette 7 , the casing 9 and the inner part 8 are connected to one another in a latching manner. The cassette 7 can also be used as a storage container.
Das Karussell 1 gestattet es, wahlweise die einzelnen Kassetten 7 über eine Kassettenauszugsmechanik 4 zu drehen. Während des Drehvorganges werden die an den Griffen 10 der Kassetten 7 aufgebrachten Etiketten über einen Kassettenidentifikator 11 bewegt. Ist eine Kassette 7 in die Kassettenauszugsmechanik 4 eingeschwenkt, wird das Innenteil 8 aus der Hülle 9 heraus gezogen und die gewünschte Probe 6 zu einem ersten Proben schieber 12 und dem Dreharm 5 positioniert. Der erste Proben schieber 12 schiebt dann die Probe 6 aus der Kassette 7 auf das freie Ende des Dreharmes 5, wo die Probe von zwei Haltefedern 21 geklemmt wird. Mit zwei unterhalb des ersten Probenschiebers 12 angebrachten Blattfedern 20 wird dabei ein Herausfallen der von der Hülle 9 freigegebenen Proben 6 verhindert. Die Verwendung eines Dreharmes 5 zum Transport der Proben 6 ermöglicht mit kleinen Verschiebebewegungen große Wege zurückzulegen. Kurze Schiebewege widerum erlauben die Verwen dung einfacher Führungs- und Transportsysteme, ohne daß die Gefahr des Verkantens oder Verklemmens der Führungssysteme für die Schieber und die Proben 6 besteht.The carousel 1 optionally allows the individual cassettes 7 to be rotated via a cassette pull-out mechanism 4 . During the turning process, the labels applied to the handles 10 of the cassettes 7 are moved over a cassette identifier 11 . If a cassette 7 is pivoted into the cassette pull-out mechanism 4 , the inner part 8 is pulled out of the casing 9 and the desired sample 6 is slid into a first sample slide 12 and the rotating arm 5 is positioned. The first sample slide 12 then pushes the sample 6 out of the cassette 7 onto the free end of the rotary arm 5 , where the sample is clamped by two retaining springs 21 . With two leaf springs 20 attached below the first sample slide 12, falling out of the samples 6 released from the casing 9 is prevented. The use of a rotary arm 5 for transporting the samples 6 enables large distances to be covered with small displacement movements. Short sliding paths in turn allow the use of simple guide and transport systems without the risk of tilting or jamming of the guide systems for the slide and the samples 6 .
Nachdem der x-y-Tisch 2 des Mikroskopes 3 in die Übergabe position gefahren ist, schwenkt der Dreharm 5 zum Mikroskop 3 und der auf dem Dreharm 5 angeordnete zweite Probenschieber 13 schiebt die Probe 6 auf den x-y-Tisch 2. Die Schieberichtung ist dabei vorzugsweise quer zur Längsrichtung der Proben 6. Dadurch können Schiebewege und -zeiten minimiert werden. Auf dem x-y-Tisch 2 liegend wird die Probe 6 in den Strahlengang des Mirkoskops 3 gefahren.After the xy table 2 of the microscope 3 has moved into the transfer position, the rotating arm 5 swivels to the microscope 3 and the second sample slide 13 arranged on the rotating arm 5 pushes the sample 6 onto the xy table 2 . The sliding direction is preferably transverse to the longitudinal direction of the samples 6 . This allows sliding routes and times to be minimized. Lying on the xy table 2 , the sample 6 is moved into the beam path of the microscope 3 .
Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel soll vorteilhafter weise das Mikroskop 3 ein inverses Mikroskop sein. Entsprechend der optischen Anordnung können so die Proben 6 ohne große Aufwände auf der Seite, auf der sich das Präparat befindet, auf Schienen aufgenommen werden. Damit ist ein von der Dicke der Objektträger nahezu unabhängiger Bezug zwischen Mirkoskop objektiv und Probe 6 geschaffen und das Mikroskop 3 kann auf die Höhe der Auflageschienen vorforkussiert werden. So wird die für das automatische Fokussieren, und somit für den Gesamt prozeß, erforderliche Zeit minimiert. Eine Autofokuseinrichtung 14 ist an einem der optischen Ausgänge des Mikroskopes 3 angesetzt. Sie liefert die Steuersignale für den Fokusmotor 15. Ist das Mikroskop 3 fokussiert, kann über die Bildeinzugskamera (CCD-Kamera) 16 und den Bildverarbeitungsrechner 17 der Bildinhalt verarbeitet werden. Hierbei können elektromotorisch verschiedene Filter durch zwei 4-fach-Filterwechsler 18 kombiniert eingeschwenkt werden. Ist der Bildeinzug abgeschlossen, kann die nächste Position auf der Probe 6 angefahren und fokussiert werden. So wird die Probe 6 z. B. mäanderförmig abgetastet.In the exemplary embodiment described here, the microscope 3 should advantageously be an inverse microscope. According to the optical arrangement, the samples 6 can thus be taken up on rails on the side on which the specimen is located without great effort. This creates a relationship between the microscope objective and sample 6 , which is almost independent of the thickness of the specimen slide, and the microscope 3 can be pre-focused on the height of the support rails. This minimizes the time required for automatic focusing, and thus for the overall process. An autofocus device 14 is attached to one of the optical outputs of the microscope 3 . It supplies the control signals for the focus motor 15 . If the microscope 3 is focused, the image content can be processed via the image acquisition camera (CCD camera) 16 and the image processing computer 17 . Various filters can be swiveled in by two 4-way filter changers 18 in combination with an electric motor. When the image acquisition is complete, the next position on the sample 6 can be approached and focused. So the sample 6 z. B. scanned meandering.
Nach Abschluß der Auswertung der Probe 6 wird der x-y-Tisch 2 wieder in die Übergabeposition gefahren und mit einem dritten Probenschieber 19 die Probe 6 auf den Dreharm 5 geschoben. Der Dreharm 5 wird gedreht und die Probe 6 mit dem zweiten Probenschieber 13 in die Kassette 7 zurückgeschoben. Danach kann die nächste Probe 6 angefahren und ausgeschoben werden. Bei jeder Schwenkbewegung überstreicht der Dreharm 5 einen Probenidentifikator 22. Die Erkennung der Proben 6 und Kassetten 7 mit dem jeweiligen Identifikator erlaubt nicht nur die Zuordnung der Proben 6 zu den ausgewerteten Bildinhalten, sondern sie gestatten auch keine Probensortierung im Karussell 1.After the evaluation of the sample 6 has been completed , the xy table 2 is moved back into the transfer position and the sample 6 is pushed onto the rotating arm 5 with a third sample slide 19 . The rotating arm 5 is rotated and the sample 6 is pushed back into the cassette 7 with the second sample pusher 13 . Then the next sample 6 can be started and pushed out. With each pivoting movement, the rotating arm 5 sweeps over a sample identifier 22 . The detection of the samples 6 and cassettes 7 with the respective identifier not only permits the assignment of the samples 6 to the evaluated image contents, but also does not allow sample sorting in the carousel 1 .
Über den Hostrechner 23 erfolgt die Eingabe der Steuerbefehle und die Ausgabe aller gewonnenen Befehle. Der Hostrechner 23 organisiert die Arbeit aller Rechner im System. Der Steuerrechner 24 koordiniert und überwacht alle elektromechanischen Vorgänge, die über die Ansteuerelektronik 27, Motore und Getriebe ausgelöst werden. Hierbei meldet ein System von Lichtschranken und Endlageschaltern das Erreichen von Sollpositionen sowie Fehler. Durch die mechanische Trennung der Vorrichtung zur Beschickung des Mikroskopes und der Mikros kopanordnung wird eine mechanische Rückkopplung, z. B. Stöße und Schwingungen vermieden. Außerdem ist somit eine zeitgleiche, voneinander getrennte Bewegung der einzelnen Baugruppen mög lich, was z. B. eine Sortierung der Proben 6 innerhalb der Kassetten 7 oder auch von einer Kassette 7 in eine andere, parallel zum Bildeinzugsverfahren ermöglicht. Zu diesem Zweck sind außer den Proben 6 und Kassetten 7 auch die Proben- und Kassettenplätze codiert, so daß jede Probe 6 einer Kassette 7 und jede Kassette 7 einem Kassettenplatz zugeordnet werden kann.The control commands are input via the host computer 23 and all the commands obtained are output. The host computer 23 organizes the work of all computers in the system. The control computer 24 coordinates and monitors all electromechanical processes that are triggered by the control electronics 27 , motors and gears. A system of light barriers and limit switches reports that target positions have been reached as well as errors. Due to the mechanical separation of the device for loading the microscope and the microscope arrangement, a mechanical feedback, for. B. Shocks and vibrations avoided. In addition, a simultaneous, separate movement of the individual modules is thus possible, which z. B. a sorting of the samples 6 within the cassettes 7 or from one cassette 7 into another, parallel to the image acquisition method. For this purpose, in addition to the samples 6 and cassettes 7 , the sample and cassette positions are also coded, so that each sample 6 can be assigned to a cassette 7 and each cassette 7 to a cassette position.
Über den Hostrechner 23 erfolgt die Verwaltung der Kassetten 7, der Proben 6 der Proben- und Kassettenplätze. Entsprechend der vorgegebenen Parameter kann daher ein Sortierprozeß automatisch entsprechend dem Ergebnis der Auswertung der Bildinhalte durchgeführt werden.The administration of the cassettes 7 and the samples 6 of the sample and cassette positions takes place via the host computer 23 . In accordance with the specified parameters, a sorting process can therefore be carried out automatically in accordance with the result of the evaluation of the image contents.
Durch die Verwendung des Dreharms 5 als Transportmittel können mit geringem konstruktiven Aufwand auf dem Transportweg, nämlich tangential zum Schwenkbereich des Dreharmes 5, mehrere Zwischenlagerplätze 25 oder Behälter 26 angeordnet werden. Die Sortierarbeit kann dadurch rationeller gestaltet werden. Nichtverwendungsfähige Proben 6 können bequem z. B. in einem Sammelbehälter ausgesondert werden. Dieser kann auch unmittel bar am x-y-Tisch 2 gegenüber dem dritten Probenschieber 19 an gebracht sein, wodurch eine nochmalige Übergabe an den Dreharm 5 nicht erforderlich ist. By using the rotary arm 5 as a means of transport, several intermediate storage locations 25 or containers 26 can be arranged on the transport path with little design effort, namely tangentially to the pivoting range of the rotary arm 5 . The sorting work can be made more rational. Non-usable samples 6 can be conveniently z. B. be sorted out in a collecting container. This can also be brought directly to the xy table 2 opposite the third sample slide 19 , so that a repeated transfer to the rotary arm 5 is not necessary.
Eine Haube mit Sicherheitskontakt über dem Karussell 1 verhindert, daß während des Sortierungsprozesses Kassetten 7 ausgetauscht werden können. Wurde die Haube geöffnet, so fährt das Karussell 1 nach dem Schließen der Haube nochmals alle Kassettenplätze an und ordnet den Plätzen die aktuellen Daten der Kassetten 7 entsprechend ihrer Etiketten zu.A hood with a safety contact over the carousel 1 prevents cassettes 7 from being exchanged during the sorting process. If the hood has been opened, the carousel 1 moves to all the cassette places again after the hood has been closed and assigns the current data of the cassettes 7 to the places according to their labels.
Claims (9)
daß das Transportsystem aus einer Kassettenauszugsmechanik (4) zur vertikalen Positionierung der in den Kassetten (7) befindlichen Proben (6) und einem vom Karussell (1) und der Mikroskopanordnung mechanisch getrenntem Dreharm (5) besteht, so daß eine zeitgleiche voneinander unabhängige Bewegung der einzelnen Baugruppen möglich ist,
daß Identifikatoren zur Erkennung der Proben und Probenplätze vorhanden sind und
daß eine Rückkopplung der Auswerteelektronik auf die Vorrichtung zur Beschickung des Mikroskops vorhanden ist.1. microscope handling system with a microscope arrangement, control and evaluation electronics and a device for loading the microscope, consisting of a transport system and a carousel ( 1 ), equipped with several cassettes ( 7 ) containing samples ( 6 ), characterized in that
that the transport system consists of a cassette pull-out mechanism ( 4 ) for vertical positioning of the samples ( 6 ) located in the cassettes ( 7 ) and a rotating arm ( 5 ) mechanically separated from the carousel ( 1 ) and the microscope arrangement, so that a simultaneous, independent movement of the individual assemblies is possible
that identifiers for recognizing the samples and sample locations are available and
that there is a feedback of the evaluation electronics to the device for loading the microscope.
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